流体输配管网课后习题解答

解：（1）两台相同的水泵并联运行时，联合运行的性能曲线可由相同扬程下流量加倍的方法获得，因此有： 可得：

因此并联运行的联合运行性能曲线可表示为：

（2）两台相同的水泵串联运行时，联合运行的性能曲线可由相同流量下扬程加倍的方法获得，因此有： 可得：

因此串联运行的联合运行性能曲线可表示为：

6-18 某闭式空调冷冻水管网并联有两台相同的循环水泵。单台水泵性能参数如下：转速2900r/min，所配电机功率2.2kW。流量——扬程性能如下表：

参数序号 流量(m3/h) 扬程(m) 1 7.5 22 2 12.5 20 3 15 18.5 管网中开启一台水泵时，流量为15 m3/h，扬程为18.5m。 （1）画出单台水泵运行时水泵的性能曲线和管网特性曲线，并标出工况点；

（2）若管网只需流量10 m3/h，拟采用：1）关小调节阀门；2）调节水泵的转速的办法来实现。求出采用这两种调节方法后水泵的工况点。采用关小调节阀的方法时，管网的阻抗值应增加多少？采用调节转速的方法时，转速应为多少？比较采用这两种方法耗用电能的情况；

（3）若管网需要增加流量，让这两台水泵并联工作，管网系统流量能否达到30m3/h？此时每台水泵的流量和扬程各是多少？

解：（1）如习题6-18解答图，单台水泵的性能曲线为曲线I。管网阻抗 mH2O/(m3/h)2，作管网特性曲线为曲线II，二者的交点1为水泵的工况点，输出流量为15 m3/h，扬程为18.5m。

（2）关小阀门时，要求的输出流量是10m3/h，水泵的性能曲线不变，仍为曲线I，由横坐标 m3/h作垂线，与曲线I交点2为要求的工况点，此时，流量10m3/h，扬程21.2 m。管网的阻抗 mH2O/(m3/h)2，增加阻抗为 mH2O/(m3/h)2。

采用调节转速的方法时，管网特性曲线仍为II，由横坐标 m3/h作垂线，与曲线II交点3为要求的工况点。由于曲线II上的点满足 ，即曲线II是过单台水泵性能曲线I上点1的相似工况曲线，因此点3与点1是相似工况点，所以转速 r/min。

设水泵效率基本不变，调节阀门的耗功率和调节转速时的耗功率对比情况如下： ，即采用调节阀门的方法耗用电能是采用调节转速的2.59倍。

（3）按照水泵并联工作的联合运行工作性能曲线的求解方法，作出此2台水泵并联工作的联合运行工作性能曲线，如图中曲线III，与管网特性曲线II交点4为联合运行的工作点，此时总流量16.2m3/h，不能达到30 m3/h，扬程为22.0 mH2O。

习题6-18解答图

6-19 水泵轴线标高130m，吸水面标高126m，出水池液面标高170m，吸入管段阻力0.81m，压出管段阻力1.91m。试求泵所需的扬程。

解：水泵所需扬程应为（出水池液面标高-吸水面标高）+吸入管段阻力+压出管段阻力，即：

m

水泵所需扬程为46.72mH2O。

6-20 如习题图6-1所示的泵装置从低水箱抽送容重=980kgf/m3的液体，已知条件如下： x＝0.1m，y=0.35m，z=0.1m，M1读数为1.24kgf/cm2，M2读数为10.24kgf/cm2，Q＝0.025m3/s，η=0.80。试求此泵所需的轴功率为多少？（注：该装置中两压力表高差为y＋z－x）

习题图6-1

解：水泵的扬程应为其出口和进口之间的测压管水头之差。压力表的读数反映了压力表位置静压，压力表与管道连接处测压管水头应为压力表读数与位置水头之和。则水泵扬程应为： 式中 分别为压力表读数折合成液柱高度的压力。因

m m

则

水泵轴功率：

kW

6-21 有一水泵装置的已知条件如下：Q＝0.12m3/s，吸入管径D＝0.25m，水温为40℃（容重γ=992kgf/m3），[Hs]＝5m，吸水面标高102m，水面为大气压。吸入管段阻力为0.79m。试求：泵轴的标高最高为多少？如此泵装在昆明地区，海拔高度为1800m，泵的安装位置标高应为多少？设此泵输送水温不变，地区海拔仍为102m ，但系一凝结水泵，制造厂提供的临界气蚀余量为△hmin＝1.9m，冷凝水箱内压强为0.09kgf/cm2。泵的安装位置有何限制？

解：（1）此水泵在管网中的允许吸上真空高度[Hs′]=[Hs]-(10.33-ha)+（0.24-hv） m， m，则

[Hs′]=[Hs]-(10.33-ha)+（0.24-hv）=5-(10.33-10.40)+(0.24-0.765) =4.55m

吸水管的平均速度 m/s 则泵的允许安装高度[Hss]为

m

泵轴标高最高为102+3.45=105.45m。 若安装在昆明地区，则ha =8.67m，

[Hs′]=[Hs]-(10.33-ha)+（0.24-hv）=5-(10.33-8.67)+(0.24-0.765)=2.82m （2）则泵的允许安装高度[Hss]为

m

泵轴标高最高为1800+1.73=1801.73m。

（3）取必须气蚀余量[Δh]＝Δhmin＋0.3=1.9+0.3=2.2m，则该泵的灌注高度应满足 = m

6-22 一台水泵装置的已知条件如下：Q=0.88 m3/s，吸入管径D=0.6米，当地大气压力近似为1个标准大气压力，输送20℃清水。泵的允许吸上真空高度为[Hs]=3.5m，吸入段的阻力为0.4m。求：该水泵在当地输送清水时的最大安装高度。若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵能否正常工作？为什么？

解：该水泵吸入管中的平均速度为 m/s。该水泵在当地输送清水时的最大安装高度为：

m

若实际安装高度超过此最大安装高度时，该泵不能正常，因为此时泵内最低压力点的压力将可能低于该水温下的气化压力，可能发生气蚀现象。

6-23 某工厂通风管网要求输送空气1m3/s，计算总阻力损失3677.5Pa，试用为其选择风机，并确定配用电机的功率。

解：将输送风量增加10％、风压增加15％作为选用的依据，即： Q＝1.1m3/s=3960 m3/h P＝1.15×3677.5＝4229 Pa

查风机的性能参数表，选择8-23-11NO.5型离心式风机一台，转速为2500rpm。根据题意求出管网阻抗为3677.5Pa/(m3/s)2，在同一坐标系中汇出利用该风机的性能曲线和管网特性曲线，求出风机运行工况如习题